Lebenszyklusanalyse von Multimegawatt Windenergieanlagen für den Offshore-Einsatz
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- Käte Beyer
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1 Lebenszyklusanalyse von Multimegawatt Windenergieanlagen für den Offshore-Einsatz Dipl.-Ing. Rodoula Tryfonidou
2 Übersicht Teil 1 Historie der Windenergienutzung Aktueller Stand der Windenergienutzung Offshore Windenergienutzung: Besonderheiten, Technik Teil 2 Methodik der energetischen Bewertung von Windenergieanlagen Vergleichende Ergebnisse: Offshore WEA Onshore WEA Zusammenfassung
3 Historie der Windkraftnutzung Ägypten 2000 v. Chr. 14. Jh. Windwagen 16. Jh. Holland 1900 western mills Quelle:
4 Historie der Windkraftnutzung 1891 Poul la Cour Weltweit erste WEA 1932 H. Honeff Entwürfe zur Stromerzeugung 1926 Albert Betz Wind-Energie und ihre Ausnutzung durch Windmühlen 1957 StGW Growian 1942 Ulrich Hütter Beitrag zur Schaffung von Gestaltungsgrundlagen für die Windkraftwerke Quelle:
5 Windenergienutzung weltweit Land Welt Deutschland Spanien USA Dänemark Indien Italien Niederlande Gesamtinstallierte Leistung in MW bis Ende 2002 * (2001 ** ) ( ) (8.734 ) (3.550 ) (4.245 ) (2.456 ) (1.456 ) 785 (700) 688 (523 ) * Wind Service Holland, Windenergy Statistics World-Wide, 2003 ** DEWI, International Development of Wind Energy Use, 2003
6 Windenergienutzung in Deutschland Stand Ende März 2003*: WEA MW Ausbaukapazität begrenzt Nächster Schritt: Repowering Offshore-Nutzung *Verband Windenergie e.v.
7 Offshore Windenergienutzung in Deutschland 30 beantragte Projekte in der AWZ (24 Nordsee, 6 Ostsee) 2 genehmigte Projekte Inbetriebnahme: Ende km vor der Küste m Wassertiefe bis zu MW je Windpark Entwicklung von 5 MW-WEA
8 Besonderheiten der Offshore Windenergienutzung Optimale Windverhältnisse Ca Volllaststunden Multimegawatt WEA Höhere Erträge EEG (ca. 7 Cent/kWh für 20 a) Genehmigungsverfahren (konkurrierende Nutzungen) Höhere Investitions- und Betriebskosten Gründungskonzept Netzanbindung, Netzkapazitäten (Genehmigung, Technik, Kosten)
9 Multimegawatt Offshore Windenergieanlagen Antriebsleistung: 3,6-5 MW Rotor: Ø m ca. 50 t Nabenhöhe: m Gondel: ca. 300 t Volllaststunden: h/a Nettoenergieertrag: GWh/a Lebensdauer: WEA ca. 20 a Fundament ca. 50 a
10 Gründungsvarianten Monopile bis 20 m Wassertiefe Stahl- oder Betonkonstruktion Utgrunden, S Gravitationsfundament bis zu 10 m Wassertiefe Stahl- oder Betonkonstruktion Middelgrunden, DK Tripod, Jacket ab 20 m Wassertiefe Stahlkonstruktion konventioneller Offshore-Bereich
11 Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Assessement) von der Wiege bis zur Bahre Erfassung der Umweltauswirkungen eines Produktes von der Herstellung über die Nutzung bis zur Entsorgung Methodik (nach ISO ff) Festlegung des Ziels und Untersuchungsrahmens Sachbilanz Wirkungsabschätzung Auswertung Ergebnis: Vergleich verschiedener Optionen Interessensgruppen: Politik, Wirtschaft, Forschung
12 Kumulierter Energieaufwand (KEA) Eine Kennzahl als Maß für die gesamte Umwelteinflüsse eines Gutes VDI-Richtlinie 4600 Summe aller Energieaufwendungen (in Primärenergieäquivalenten) über alle Lebensphasen eines Produktes KEA = KEA Herstellung + KEA Nutzung + KEA Entsorgung direkte Energieeinsätze Energieaufwendungen zur Gewinnung, Verarbeitung, Herstellung und Entsorgung der Fertigungs-, Hilfs- und Betriebsstoffe Transportaufwendungen
13 Energetische Amortisationszeit AZ Erntefaktor EF KEA Betriebsende AZ KEA E AZ = KEA H + KEA E - ( W KEA ) netto, prim. N Bau Betriebsbeginn KEA H Betrieb Abriss Zeit EF = ( + ) KEA H W netto, + KEA prim. N KEA E
14 Offshore-/Onshore-WEA KEA Entsorgung KEA [GJ] Nutzung Herstellung Offshore (5 MW) Onshore (1,5 MW) ca t ca. 850 t
15 Offshore-/Onshore-WEA energ. Amortisationszeit und Erntefaktor Energetische Amortisationszeit [Monate] Erntefaktor Onshore WEA (1,5 MW) 3,8 Onshore WEA (1,5 MW) 61,8 Offshore WEA (5 MW) 3,1 Offshore WEA (5 MW) 65,
16 Zusammenfassung Rasanter Verlauf der Windenergienutzung in Deutschland Zielrichtung: Erschließung der Offshore Standorte Hohe Erwartungen an die Offshore -Potentiale Große technische und finanzielle Herausforderungen Positive Energiebilanz der Multimegawatt WEA im Offshore Einsatz
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